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F3f-Projekt: VANTAGE

vanquish

User
Die letzte F3f-WM (Rügen 2018) hat mich wieder für ein eigenes F3f-Projekt motiviert. Ich konnte vor, während und nach den schönen Tagen auf Rügen viele nette und interessante Gespräche mit Piloten und Entwicklern/Konstrukteuren führen und dabei wieder viel Neues lernen. Sowohl was die aerodynamische Auslegung angeht, wie aber auch die praktische Umsetzung an der CNC-Fräse und im Formenbau. Es ist schon faszinierend, was da so an Know-How in der Szene herumschwirrt…

Mein letztes wirklich eigenes F3f-Projekt (THOR, 2012) liegt ja nun schon einige Jahre zurück, sodass es mal wieder Zeit für was Neues wird. Das Ganze wird sich nicht zuletzt wegen Hausbaus etwas hinziehen, aber vielleicht ist der eine oder die andere trotzdem daran interessiert.

Auslegung:
Wohin soll die Reise gehen? Ich denke, dass ich mit meinem beschränkten Wissen und Talent es nicht schaffen werde, die Flugleistungen eines Pitbull, Pitbull 2 oder Freestyler 5 zu toppen. Zumindest nicht, was F3f-Zeiten unter 50 Sekunden angeht. Da bin ich meilenweit davon entfernt. Ich sehe aber durchaus Potenzial bei diesen Modellen, was die langsameren Zeiten ab 50 Sekunden aufwärts angeht. Und sind wir uns ehrlich: so selten kommen diese Zeiten bei Wettbewerben gar nicht vor, auch nicht bei den Top-Piloten…
Deshalb möchte ich für mich ein Modell entwickeln, welches als Ergänzung zu Pit und FS5 eben bei mittleren bis schwachen Bedingungen eingesetzt werden kann. Wichtig sind mir dabei folgende Punkte in dieser Reihenfolge:
  • Beim Pumpen (Höhe aufbauen) in der Startphase muss möglichst viel Gewicht möglichst hoch kommen (Masse läuft halt einfach irgendwie)
  • Der Flieger muss von selbst dahin fliegen, wo er hinfliegen soll (keine nervigen Steuerkorrekturen in der Strecke)
  • Das Gewicht muss um die Wende gebracht werden können
  • Das Gewicht muss auf der Strecke getragen werden können
  • Der Flieger sollte im Falle des Falles auch bei guten/sehr guten Bedingungen nicht zu viel Zeit gegenüber Pitbull und FS5 abgeben
Gut, sowas in der Art gibt´s und könnte ich kaufen, aber dann bliebe der ganze Spaß auf der Strecke… :D

Praktische Ausführung
Die CAD-Files für Flächen, Leitwerk und diverse Kleinteile habe ich selbst in Rhino5 erstellt. Beim Rumpf greife ich vorerst auf den vorhanden THOR.race Rumpf zurück. Das ist ein schicker, kleiner Rumpf (minimal schlanker als der vom FS5), von welchem ich bereits ein Urmodell aus Plexi und eine Negativform habe.
Beim Leitwerk möchte ich diesmal wieder etwas -für mich- Neues versuchen, nämlich Positive aus Aluminium AW5083. Die Materialkosten bei den kleinen Leitwerken halten sich mit 60€ sehr in Grenzen, sodass ich den Versuch einfach mal vagen werde. Zwei passende 20mm Platten sind schon auf dem Weg zu mir.
Bei den Flächenformen werde ich jedenfalls direkt Negative fräsen. Ob diese auch aus Alu oder doch aus Plexiglas gefräst werden, werde ich von meinen Erfahrungen beim Leitwerk abhängig machen. Fräsen werde ich diesmal alles selber.

So, das wars erstmal für heute. Weitere Infos werden folgen… häppchenweise... oder so...

Liebe Grüße,
Mario
 

Tobias Reik

Moderator, F3B, F3F und F3J Segelflug, Hangflug
Teammitglied
Hi Mario,

Eigenbauprojekte sind immer gut. Super!

Spannend wird (für mich) sein, wie Du den letzten Punkt in Einklang mit den vorhergenannten bekommst unter Einhaltung des FAI-Max.

Mit Sicherheit hast Du Dich ja bereits mit Max, Stefan und vielleicht auch Markus unterhalten - da kann es dann eigentlich schon nicht mehr schlecht werden :)

Ich bin gespannt und freue mich schon mehr von Deinem Projekt zu lesen.

Liebe Grüße
Tobi
 

vanquish

User
Ich hab mir die Latte jetzt mal sehr hoch gelegt :D

In der Tat ist der letzte Punkt auch der kniffligste für mich. Wie gesagt möchte ich den Vantage nicht als Ersatz, sondern als Ergänzung zu Pit / FS5 auslegen und je nach Wetterlage den einen oder eben den anderen hernehmen können. Der letzte Punkt im Pflichtenheftchen ist aber auch an letzter Stelle, weil er nur selten (keines der anderen Modelle verfügbar; überraschend spaziert die "Blase" durch die Strecke) benötigt werden sollte. So zumindest mal die Idee...

Ja, ich habe mich unter anderem mit Max, Stefan und Markus unterhalten und von allen gute Ideen, Tipps und Anregungen erhalten. Ganz besonders bin ich ja von Markus´NEO beeindruckt. Da hat er schon was Feines auf die Beine gestellt. Natürlich habe ich mir auf der WM die Flüge meines Teams genau angeschaut. Bei uns wurden diesmal ja mehrere unterschiedliche Modelle eingesetzt und wenn da ein Pilot auch der Konstrukteur seines eigenen Modells ist (der Impulse-2 von Stefan Fraundorfer/Aer-O-Tec) und damit fliegt, hat man schon ne tolle Basis für Interpretationen.

Liebe Grüße,
Mario
 
das erste Mal...

das erste Mal...

...dass ich hier einen Beitrag abonniere!

Servus Mario,
ich werde hier stiller aber regelmäßiger Mitleser sein. Freut mich, dass du neben dem Hausbauen motiviert für ein Eigenprojekt bist.

Für deinen Thor hab ich grat die Verbinderform in Auftrag gegeben. Bin schon gespannt.
Btw: wie schauts mit meiner DVD aus?

LG ausm Ennstal
Thomas
 

vanquish

User
Rumpf

Rumpf

Für den VANTAGE möchte ich einen bereits vorhandenen Rumpf verwenden. Dieser Rumpf war Anfang 2016 als Update für meinen THOR gedacht und wird von ein paar Bekannten seit einiger Zeit auch am THOR.race eingesetzt.
Die saubere Erstellung eines Rumpfes im CAD ist für mich noch immer eine der schwierigsten Übungen. Da ich aber ein gutes und sauberes CAD-Modell wollte, habe ich hier auf fremde Hilfe zurückgegriffen. Ein sehr hilfsbereiter Kollege und F3f-Pilot aus Deutschland hat mir hier anhand meiner Vorgaben in mühevoller Kleinarbeit ein wirkliches tolles CAD-Modell erstellt. Auch an dich ein großes Dankeschön für deine tolle Arbeit!
Rumpf.JPG

Rumpfboot.JPG

Steckhaube.JPG

Haube_Aufblas_komplett.JPG

Bürzel.JPG

Der Öffnungswinkel des V-Leitwerks liegt bei 97°. Ich habe mir davon -in Kombination mit einem in der Größe angepassten Leitwerk- eine bessere Spurtreue erwartet, was sich in der Praxis auch bestätigt hat. Mir persönlich gefällt das steilere Leitwerk auch optisch besser und das Auge fliegt ja auch mit ��
LW-Verbinder Skizze.JPG

Das Urmodell vom Rumpf habe ich aus PlexiglasGS fräsen lassen. Die Steckhaube und Elektrohaube habe ich selbst auf der Fräse eines Bekannten aus noch vorhandenen Obomodulan1000 Platten gefräst. Bilder und Beschreibung vom Formenbau kommen dann später im Verlauf dieses Threads.
17505177_10210331823584232_629179202602370344_o.jpg

2017-05-19 18.13.35.jpg

Liebe Grüße,
Mario
 

vanquish

User
Der Flügel

Der Flügel

Vorab möchte ich betonen:
- die folgenden Äußerungen zur aerodynamischen Auslegung kommen einzig aus meiner persönlichen Erfahrung und Interpretation mit meinen vorangegangen Projekten und diversen Unterhaltungen. Sie können durchaus falsch sein!!!
- ich habe weder Aerodynamik studiert, noch mache ich beruflich etwas in diese Richtung
- meine Aussagen sind als das zu nehmen, was sie sind: Einschätzungen und Interprationen eines absoluten Laien
- Der geneigte Leser möge meinen Ausführungen also nicht blind vertrauen und ist aufgerufen, diese zu Hinterfragen und/oder richtig zu stellen

Für mich ist neben den Flugleistungen auch die Optik wichtig. Das Modell muss mir einfach gut gefallen. Deshalb mache ich im CAD erst eine Skizze des Modells -hier vom Tragflügel- und übertrage diese Kontur dann ins FLZ-Vortex. Mit diesem kleinen Tool kann ich mir nun die Auftriebsverteilung und cA-Belastung anschauen. Auch ist es mit FLZ-Vortex recht einfach möglich, benötigte Re-Zahlen herauszulesen.
Parallel dazu habe ich auch schon eine Vorstellung von den Profilen, die ich gerne einsetzen möchte. Die Profile bearbeite ich hauptsächlich mit Profili und schau sie mir dort und in XFLR5 an.

Zuerst zum Grundriss im FLZ-Vortex. Um zu sehen, wie die Auftriebsverteilung meiner Kontur grundsätzlich aussieht, übertrage ich diese ins Programm und hinterlege ein symmetrisches Profil. Mein Ziel ist es, eine leicht überelliptische Auftriebsverteilung zu erreichen. Ich denke, dass dies einer von mehreren Faktoren für ein gutmütiges Handling ist:
Auslegung_NACA0010_Auftriebsverteilung.JPG

Soweit schaut das für mich ganz brauchbar aus. Weil es mich interessiert und weil ich damit einen Vergleich habe, setze ich den Profilstrak von meinem THOR in diesen Flügel ein und suche mir das cA-max, was hier bei etwa 0.95 liegt:
Auslegung_THOR-Strak_maximalauftrieb.JPG

Anhand dieser Grafik erwarte ich, dass der Vantage-Flügel mit den Thor-Profilen ein recht gutmütiges Handling haben dürfte. Der Strömungsabriss kommt zuerst am Innenflügel (der schmale rote Streifen). Das Modell dürfte also erst leicht durchsacken und etwas „schwammig“ werden, ehe es zum vollständigen Strömungsabriss kommt und es über eine Seite wegkippt. Die „Beule“ beim lokalen Auftriebsbeiwert am Außenflügel kostet etwas Leistung, begünstigt IMHO aber die Gutmütigkeit. Tatsächlich zeigt der THOR-Flügel (seine Kontur weicht nur geringfügig von Vantage ab) in der Praxis genau dieses Verhalten.

Mein Ziel ist es, ein Modell zu bauen, welches seine Stärken bei mittleren bis schwachen F3f-Bedingungen ausspielen kann. Um das zu erreichen, muss ich wissen, in welchem cA-Bereich dabei geflogen wird.
Max Steidle schreibt in der Beschreibung zum "Shinto "auf der Website von Aer-O-Tec, dass bei 60er Zeiten je nach Flächenbelastung ein cA zwischen 0.3-0.4 geflogen wird. In der Modellbeschreibung vom „Pike Precision“ (Kolb, Rodax, Dillinger) gibt es zu dem Thema eine interessante Tabelle, laut derer sich ein F3f-Modell hauptsächlich im cA-Bereich zwischen 0.15 – 0.45 bewegt. Ich lege deshalb rein gefühlsmäßig das Auslegungs-cA für den Vantage bei 0.25 fest. Um diesen Bereich herum sollten die Profile das optimale Verhältnis zwischen Auftrieb und Widerstand haben.
Hier noch ein Screenshot vom Vantage-Flügel mit Thor-Profilen bei cA 0.25 und einer Flächenbelastung von 50g/dm²:
Auslegung_THOR-Strak_cA02_FB50.JPG

Fürs erste bin ich mit meinem Entwurf zufrieden. Da ich aber nicht die THOR-Profile verwenden möchte, muss ich mir etwas Neues einfallen lassen…

Liebe Grüße,
Mario
 

DonM

User
VANTAGE

VANTAGE

Salü Mario,

ein tolles Projekt und das auch noch eher so Nebenher ;), das nenn ich mal Motivation :D.
Freue mich schon auf viele Bilder und Erklärungen und insgesamt Infos zu deinen Ansätzen, Danke das du uns Teilnehmen läßt an deinem neuen Projekt :cool:.

Liebe Grüße.

Manfred
 

vanquish

User
Nachdem ich von Max Steidle dankenswerterweise einen guten Tipp zum Auslegungs-cA bekommen habe, habe ich meine Aufzeichnungen zu Flugzeiten/Flächenbelastungen von meinem THOR nochmals genauer angesehen und die entsprechenden Werte in FLZ-Vortex eingegeben. Dabei hat sich herausgestellt, dass ich mein Auslegungs-cA besser auf 0.2 korrigieren sollte.

Vielen Dank für den Hinweis, Max!

Ich habe mich seit der WM 2018 mal mehr, mal weniger intensiv damit beschäftigt, einen Profilstrak zu finden, der zu meinem geplanten Einsatzzweck passt. Als Referenz habe ich dazu den THOR-Strak verwendet, da ich dazu am meisten Rückmeldungen von verschiedenen Piloten erhalten habe. Im Großen und Ganzen hat sich gezeigt, dass der THOR mit einer höheren Flächenbelastung sehr gut zurechtkommt. Auch baut er in den Wenden gut Druck auf. Potential hat er noch in der Strecke. Ich habe aber auch die Rückmeldung bekommen, dass der THOR bei 30er Zeiten sehr gut zu funktionieren scheint. Das wäre je nach Flächenbelastung so im Bereich cA 0.08.
Ich versuche also, bei meinem neuen Entwurf, den Maximalauftrieb vom THOR zu behalten, gleichzeitig aber in der Strecke (im Bereich um cA 0.2) schneller zu werden und unten rum nicht schlechter. Klingt irgendwie wie die Suche nach der eierlegenden Wollmichsau :D

An dieser Stelle möchte ich kurz für ein paar weiterführende Links unterbrechen. Hier im Forum gibt es ein paar sehr gute Threads, in denen Leute wie Benjamin Rodax, Phillip Kolb, Dirk Pflug, Hans Rupp,… sehr viel an Know-How weitergeben. Wer sich also etwas näher mit dem Lesen von Polaren beschäftigen will, dem seien folgende Threads ans Herz gelegt:
- „Neuer" MHSD-Profilstrak für mittelgroße Hang- und Kunstflugsegler!
- ASH 26 – Flügelgrundriss
- Vorplanung/Auslegung DG600/800

Wenn man nun ganz unwissenschaftlich und rein nach Gefühl viel mit dem Basis-Profil vom THOR herumspielt, also Faktoren wie Nasenradius, Wölbung, Dicke, Wölbungslinien, etc… unzählige Male ändert, aber auch andere öffentlich zugängliche Profile mit einfließen lässt, kommt irgendwann etwas heraus, was IMHO ganz brauchbar aussieht. Im Folgenden zeige ich mal die Typ1-Polaren von drei Profilen, die momentan die größte Chance haben, am VANTAGE zum Einsatz zu kommen:
Vantage #2 – Innenflügel
Vantage 2 Typ 1.JPG


Vantage #3 – Außenflügel
Vantage 3 Typ 1.JPG


Vantage #4 – Flügelspitze (diese niedrigen Re-Zahlen sind in XFOIL jedoch mit Vorsicht zu genießen)
Vantage 4 Typ 1.JPG


Für diese Profile ist derzeit die folgende Aufteilung am Flügel gedacht. Das Wurzelprofil ist vorerst identisch mit dem vom THOR. Ob es dabei bleibt oder nicht, wird sich noch zeigen. So ganz glücklich bin ich damit nämlich nicht:
Vantage.JPG


Die Unterschiede zum THOR möchte ich anhand der Typ2-Polaren zeigen:
Innenflügel Typ 2
Innenflügel Typ 2.JPG
Ich habe den Eindruck, dass der VANTAGE-Entwurf im Vergleich zum THOR hier im unteren cA-Bereich bis 0.3 deutlich widerstandsärmer ist. Der Maximalauftrieb scheint bei beiden recht ähnlich zu sein. Bei den Wenden bewegt sich das Modell im Bereich cA 0.5-0.7, also da, wo der THOR eigentlich vorne ist. Allerdings ist dieser Vergleich ohne Klappenausschläge gerechnet. Das werde ich etwas später nachholen. Man sieht hier aber recht schön, was ich auch als Rückmeldung aus der Praxis bekommen habe: Im Bereich cA 0.1-0.3 hat der THOR eine leichte Delle (in der Strecke liegt Potential); unter ca 0.1 (die erwähnten 30er Zeiten funktionieren sehr gut).

Außenflügel Typ 2
Aussenflügel Typ 2.JPG
Das Außenprofil vom VANTAGE ist im angestrebten Bereich etwas widerstandsärmer, als jenes vom THOR, wenngleich der Unterschied hier auch nicht ganz so groß ist. Beim Maximalauftrieb liegt der Entwurf sogar unter dem vom THOR. Ich denke aber, dass ich so die leistungsreduzierende "Beule", die wir weiter oben in der Auftriebsbelastung vom THOR gesehen haben, wegbekommen werde. Warum ich weiters mit etwas weniger Maximalauftrieb am Außenflügel gut leben kann, erklärt Dirk Pflug hier:
Schönen guten Abend,
langsam geht es hier ans Eingemachte. Benjamin hat es ja schon angedeutet: Aufwölben im Aussenbereich kann schnell problematisch werden. Bei einem Flugzeug, dass einen breiten Einsatzbereich abdecken soll, bekommt man mit dieser Maßnahme leicht Probleme. Zum ersten möchte ich kurz klären, dass die Sache mit der Gutmütigkeit nicht unbedingt mit der Wölbungshöhe, respektive dem Ca-max des Aussenprofils zusammenhängt Die Kombination der über die Spannweite verteilten Profile in Kombination mit der Tragflächengeometrie ist wesentlich entscheidender). Bei den für uns doch (glücklicherweise) meist überelliptischen Tragflügelgrundrissen erhöhen sich in Richtung Aussenflügel die induzierten Anstellwinkel. Bei der ASH-26 sieht das bei Gesamt-CA=1.0 etwa so aus:
Anhang anzeigen 60451
Für den effektiven Anstellwinkel gilt: Alpha eff. = Alpha geom. - Alpha ind.
Bei z.B. 7° geometrischem Anstellwinkel "fliegt" daher unser Mittelflügel mit knappen 7°, der Assenflügel in der Nähe des Randbogens aber nur mit 5,6° effektivem Anstellwinkel. Die Auftriebslast ist also eindeutig stärker vom Innenflügel zu tragen. Das heisst konkret, wenn im Innenflügel ein lokales ca von 1,0 anliegt, schafft es der Aussenflügel noch in etwa auf 0,84.

Entscheidender für das Aussenprofil ist daher seine Eignung für die lokalen Reynoldszahlen. Und da ist Aufdicken und Aufwölben kontraproduktiv. Die Grenzschicht muss da meist unnötig starke Druckanstiege überwinden, was v.A. im Mittleren CA-Bereich (und da fliegt der Aussenflügel meist häufiger als der Innenflügel - geringere ca´s aufgrund größer werdender induzierter Anstellwinkel) zu laminaren Ablöseblasen führen kann. Wichtig für das Aussenprofil ist daher die Druckverteilung so zu gestalten, dass Druckanstiege sanft erfolgen.

Zum Anderen sind für einen Strak angepasste Nullauftriebswinkel sehr stark zu berücksichtigen. Das soll heissen, dass die verwendeten Profile annähernd gleiche Nullauftriebswinkel aufweisen sollten um optimale Schnellflugperformance zu gewährleisten.
Ich hoffe ich find enoch etwas Zeit, dann kann ich gerne mal einen Strakvorschlag posten.
Bis bald:
Fredo
Für heute möchte ich mit einem Vergleich (Typ 2) vom VANTAGE-Innenflügel mit einem sehr guten, frei verfügbaren F3f-Profil von Nicolas Mathis, dem NM-12, abschließen:
InkedVergleich mit NM12_LI.jpg
Wie man gut sehen kann, hat das NM12 sehr wenig Widerstand über einen großen cA-Bereich (0.2 bis etwa 0.7). Im Vergleich zum VANTAGE verliert es jedoch unter cA 0.2 und auch beim Maximalauftrieb (Klappen im Strak). Beide Bereiche sind für meinen Entwurf jedoch wichtig, weshalb für mich in diesem Fall das NM12 das nachsehen hätte. Für Tipps, wie ich die händisch eingezeichnete grüne Linie/Polare erreichen kann, wäre ich äußerst dankbar! :)

Liebe Grüße,
Mario
 

Tern

User
Super

Super

Hallo Mario

Das sieht doch schon mal super aus.
Du hast die deutliche Schwäche der Thorprofilierung ausgemerzt.
Ich denke das Du da schon sehr mit zufrieden sein kannst.

Ich denke das die grüne Linie extrem sportlich ist.

Ich persönlich würde die Streckung noch etwas erhöhen, das hilft bei den Wenden und in der Strecke.


Was noch lesenswert ist...
http://www.agm-penig.de/DC_freest.htm#profil
und
http://www.jw-air.de/HIGHLANDER.htm

Auch ist das TP73 ein super Referenzprofil für den Aussenflügelbereich
http://pierre.rondel.free.fr/images2/newTPsections/TP_Profils.htm

Viel Erfolg.
Gruss
Markus
 

vanquish

User
Servus Markus,

Im Großen und Ganzen bin ich damit schon zufrieden. Ich hab´s bisher zumindest nicht geschafft, etwas zu machen, was über den ganzen cA-Bereich hinweg besser ist (wie etwa die grüne Linie oben :) ). Was ich aber noch überlege, ist die oben präsentierten Profile etwas aufzudicken. Ich hab mir das schon angesehen. Wie zu erwarten, bringts minimale Vorteile oberhalb von cA 0.5, birgt aber wiederum Nachteile unterhalb von cA 0.2. Allerdings wär´s mehr Bauhöhe...

Vielen Dank für deine Links. Die passen hier sehr gut dazu und sind jedenfalls lesenswert!

Das TP73 habe ich mir jetzt mal schnell angesehen und mit meinem Außenprofil verglichen. In der Tat scheint es ein ausgezeichnetes Profil für den Außenflügel zu sein. Zwischen cA 0.1 - 0.4 ist mein Entwurf ebenbürtig, darunter und darüber bin ich etwas im Vorteil:
Vergleich mit TP76.JPG

Der Hinweis mit mehr Streckung ist gut. Aktuell liege ich bei 15.42. Ich werde mir das nochmal ansehen, allerdings möchte ich bei den Profiltiefen nicht all zu sehr zurückgehen und die Spannweite sollte auch jedenfalls unter 3m (aktuell 2.93m) liegen.

Liebe Grüße,
Mario
 

Tern

User
Dicke

Dicke

Hallo Mario

Stimme Dir zu ...die Dicke des Profils ist eine wichtige Entscheidung.
Beim Neo hatte ich mich für einen "dickeren Flügel" entschieden.
Mittlere Dicke von 8%.
Das hatte bautechnische Gründe aber auch aerodynamische.
Mir war es wichtig den Jazz resp. Freestyler Verbinder zu verbauen.
Dieser hat sich sehr bewährt.
Bei 230mm Tiefe ergibt sich da 8.5% Wurzeldicke.
Zudem sind die Klappensteghöhen anwenderfreundlicher.

Aerodynamisch wollte ich bei minimum Widerstand keine zu scharfe Kurve haben.
Grund war, das der Flügel im Hangwind ja auch Turbulenzen und damit Anstellwinkeländerungen erfährt.
Ein dickeres Profil kann hier mehr ab, ohne gleich den Widerstand zu erhöhen.
Natürlich ist das Widerstandsminimum nicht so klein wie bei einem dünneren Flügel.
Hier ist ein Kompromiss gefragt.
Das macht die Sache spannend :D

Heute würde ich es mal mit einem dünneren Flügel versuchen.
Aber eigentlich nur um zu sehen wie sich das anfühlt.
Vermisse aktuell nichts am Neo.

Ich denke es macht Sinn die Type 2 Polare im Bereich von ca 0.15 und 0.5 noch etwas mehr dem NM12 f3f anzupassen.

Gruss
Markus
 

vanquish

User
Guten Morgen,

Heute möchte ich mir anschauen, wie die Profile in den Wenden funktionieren. Dazu schaue ich mir die Typ1-Polaren bei unterschiedlichen Klappenausschlägen an. Um Hans Rupp hier zu zitieren:
Du siehst Dir an, wie sich der Profilwiderstand der Profile sich bei einer festen Rezahl über den Anstellwinkel ändert (Polare Type 1 in XFOIL).
Etwas wissenschaftlicher geht´s in der XFOIL-Dokumentation von statten: klick mich (vielleicht kann ein Mod so nett sein, und diesen Link zu den anderen in Post #9 hinzufügen)

Also, im Folgenden vergleiche ich die Profile der Innenflügel von THOR und VANTAGE bei Klappenausschlägen von +2,+4,+6 und +8 Grad. Die gewählten Re-Zahlen bewegen sich zwischen der geringsten Flächentiefe, kombiniert mit einer sehr langsamen F3f-Zeit und der größten Flächentiefe mit einer sehr schnellen F3f-Zeit. Auch wenn die Re-Zahlen so nicht hunderprozentig stimmen, bekommt man doch einen Eindruck, wie sich die Profile zueinander verhalten. Diese Diagramme werden nun zugegebener Maßen schon leicht unübersichtlich, ich wollte aber bewusst den direkten Vergleich beider Auslegungen präsentieren.

F3f-Zeit ~65sek:
Wende re200k.JPG

F3f-Zeit ~50sek:
Wende re300k.JPG

F3f-Zeit ~30sek:
Wende re500k.JPG


Das selbe Spiel nun mit dem Außenflügel

F3f-Zeit ~65sek:
Wende re140k.JPG

F3f-Zeit ~50sek:
Wende re230k.JPG

F3f-Zeit ~30sek:
Wende re380k.JPG

So, was können wir hier nun ablesen?
Laut der verlinkten cA-Tabelle zum Pike Precision, ist der Bereich cA 0.5 - 0.7 für die Wende von Interesse. Aus Erfahrung weiß ich, dass der THOR in der Wende sehr gut funktioniert. Wenn wir die Polaren nun vergleichen und sich eine fiktive einhüllende Polare dazu denkt, erkennt man, dass der VANTAGE im relevanten cA-Bereich unterm Strich zumindest ebenbürtig mit dem THOR sein dürfte.

@Markus: Deinen Ausführungen kann ich eigentlich nur zustimmen. Mein Kopf sagt: "Machs dicker", aber das Herz liebt halt die vorgestellte dünnere Auslegung :D Soweit ich´s verstanden habe, kann man durch herabsetzen des nCrit auf 6 diese "Turbulenzanfälligkeit" mehr oder weniger überprüfen. Vielleicht sollte ich das bei Zeiten noch machen.
Beim THOR habe ich an der Wurzel eine Profildicke von 8.3%, welche dann auf durchgehend 8% zurückgeht. Nur ganz außen, auf den letzen 5cm, habe ich ein ein leicht modifiziertes HLG-Profil mit 6.2% Dicke gesetzt. Der vorgestellte VANTAGE-Strak liegt -abgesehen vom Wurzelprofil- bei 7.9%, weiter auf 7.5% und ganz an der Spitze runter auf 6.5%.

Liebe Grüße,
Mario

PS: man möge mich und den geneigten Leser vor etwaigen groben Fehlinterpretation von mir bitte schützen und auf ebensolche bitte Hinweisen!!!
 

vanquish

User
Streckung

Streckung

Hallo,

Da es bisher keinen großen Aufschrei gab, nehme ich an, dass meine Gedanken zur Profilierung nicht ganz verkehrt sind. Ich werde mich in den nächsten Tagen also mit dem Wurzelprofil beschäftigen. Da es den Rumpf schon gibt, wollte ich eigentlich das Wurzelprofil des Rumpfes (=Thor) nehmen und dieses auf den ersten 350mm auf das Vantage #2 straken. Das hätte den Vorteil eines sauberen Übergangs zwischen Rumpf und Tragfläche. Außerdem passt bei der Bauhöhe von 8.3% ein größerer/dickerer Verbinder hinein. Zufälligerweise hätte ich da auch eine Aluform dafür. Das Problem ist nun aber, dass die Nullauftriebswinkel (und eigentlich die ganze Charakterisktik) vom Wurzelprofil halt so gar nicht zum restlichen Profilstrak passen. Das kostet grundsätzlich Leistung und Gutmütigkeit. Hier besteht also Handlungsbedarf...
Das Wurzelprofil ist -no net nana- sehr nahe am Rumpf. Was hier genau passiert, kann ich nicht sagen. Aber es gibt im Baubericht zum NITRO DP (Paul Poschen) ab Seite 2 ein paar interessante Inputs dazu.

Aus aerodynamischer Sicht wäre ein weitläufiger und speziell angepasster Übergang, wie er beim NITRO, dem AVATAR oder auch beim DNA-Racer zu sehen ist, wohl am sinnvollsten, kommt hier aber nicht in Frage. Mir persönlich gefällt´s optisch nicht so. Außerdem fehlt mir definitiv das Wissen, sowas sauber auszulegen... Ich wähle also den klassischen Weg und werde die nächsten Tage damit verbringen, entweder das vorhandene Wurzelprofil an den Strak anzupassen, oder ein passendes Wurzelprofil zu generieren, welches aber in seiner Kontur nicht zu sehr vom vorhandenen abweicht.

Gestern Abend habe ich mich aufgrund von Markus´ Input bezüglich der Streckung noch schnell ans CAD gesetzt und den Flügel in Spannweitenrichtung um 25mm gestreckt. Somit ergibt sich eine Spannweite von 2980mm (+50mm), ein Flächeninhalt von 56.1dm² (+0.95dm²) und eine Streckung von 15.67 (+0,25). Das ist nicht viel, passt dann aber zumindest von der "Flugoptik" besser zu Pit1/2. Der optische Wechsel zwischen den Modellen sollte somit leichter fallen.

Abschließend ein Vergleich der Flächengeometrien:
Konturen Thor-Vantage.JPG

Liebe Grüße,
Mario
 

Tern

User
Hallo Mario
Hatte dazumal beim Jazz festgestellt das dieser reichlich Auftriebsreserven im Aussenflügel bereitstellt.
Die Geometrie könnte somit zwecks einer höheren Streckung im Aussenbereich geändert werden.
Genau das habe ich dann beim Neo (Streckung 15.9) auch gemacht.
Die Profiltiefen dort verringert und die Spannweite leicht erhöht.
Profile sind dann entsprechend für geringere Re Zahlen gerechnet.
Habe dort auch 7.5 und zum Schluss 6.8%.
Bautechnisch und statisch gibt es bei Hochmodul Einsatz keine Probleme.
Der Flügel ist windenfest.
Da meine Profile Deinen sehr ähnlich sind könntest du noch etwas mehr Streckung machen.
Leistungstechnisch (Wenden , Pumpen und Streckenflug mit Gewicht) ist das positiv.
Handling wird auch besser, da weniger Masse im Aussenflügel ist.

Mit Turbulenzen hatte ich nicht die Umströmung des Profils gemeint sondern die Anstellwinkelaenderungen beim durchfliegen von Ab-oder Aufwindzonen.

Noch ein Wort zum Leitwerksprofil hier lohnt der Blick auf das TP 29.
Selber link wie das TP73 weiter oben.
Das fliege ich auf dem Neo.
Das kann man eigentlich nicht besser machen.

So oder so....soweit ich das beurteilen kann wird dein neuer Flügel absolut konkurrenzfähig sein.
Gratuliere!
Du kannst die Fräse anschmeissen :)

Gruss
Markus
 

vanquish

User
Servus,

Danke für deine praktischen Erfahrungen (fliegerisch und bautechnischer Natur) betreffend der Profildicke. Das ist ein Punkt für den vorgestellten dünneren Strak und lässt mein Herz natürlich gleich höher schlagen :D
Ich habe mir die Geometrie am Außenflügel nochmals angesehen, werde jedoch letzten Endes beim meinem Entwurf mit Streckung 15.67 bleiben. Ist im Endeffekt eine Bauchentscheidung...

Zum Leitwerk möchte ich etwas später was schreiben. Allerdings kann ich dir zur Wahl des TP29 fürs Leitwerk nur gratulieren. Ich kenne eigentlich auch nichts besseres ;)

Beim Wurzelprofil vom Flügel geht´s auch etwas weiter. Die Versuche, mein "Vantage #2" aufzudicken und an das vorhandene Wurzelprofil am Rumpf anzupassen, scheinen bisher ganz gut zu klappen. Mehr dazu im Laufe der Woche.

Bis dahin noch frohe Ostern,
Mario
 

vanquish

User
Hallo,

Mit meinen Anpassungen zum Wurzelprofil des Tragflügels bin ich noch nicht ganz fertig. Da aber Markus bereits das Höhenleitwerk angesprochen hat und das eigentlich schon fertig ist, werde ich dieses mal einschieben.
Wenn man Bauberichte hier im Forum verfolgt, oder auch beim Hangkantenschwatz[SUP]©Martin Ulrich ;)[/SUP] wird doch immer wieder mehr oder weniger ausführlich über die Auslegung des Tragflügels erzählt. Das Leitwerk wird dabei aber immer wieder gekonnt ignoriert oder vergessen. Dabei ist dieser kleine Flügel ja auch nicht ganz unrelevant für die Leistungen des Modells. Zu meiner Schande muss ich gestehen, dass auch ich dieses Thema ständig vernachlässigt und mir dazu nie wirklich Gedanken gemacht habe. Diesmal wollte ich das anders machen und vorab recherchieren, was es denn beim Leitwerk so zu beachten gibt. Tja... leider Fehlanzeige... gibt ja tatsächlich nicht wirklich viel an Info für den normalsterblichen Modellbauer ohne Physikstudium.

So, das von Markus weiter vorne vorgeschlagene TP29 von Thierry Platon stammt -wenn ich das richtig verstehe- zwar schon aus 2007, ist aber meiner Einschätzung nach auch heute noch ein saugeiles Leitwerksprofil. Mir ist kein vergleichbares öffentlich zugängliches Profil bekannt. Thierry stellt es in mehrere Dickenvarianten zur Verfügung. Für F3f/F3b würde ich persönlich zur 7%-Variante tendieren (ohne die dickeren genau angesehen zu haben!). Das halte ich für einen guten Kompromiss zwischen wenig Widerstand und gerade noch ausreichender Bauhöhe (speziell im Klappenbereich). Allerdings ist das TP29-7% hinten raus schon recht dünn, sodass auch hier der Einsatz von Hochmodul-Kohle durchaus sinnvoll erscheint.
Die Parameter Öffnungswinkel, Größe und EWD habe ich aus Erfahrung/Rückmeldung zum THOR und Bauchgefühl heraus bestimmt: 97° Öffnungswinkel sollten für eine deutlich bessere Spurtreue sorgen und gefällt mir optisch sehr gut; der projizierte Flächeninhalt des Leitwerks beträgt mit 5.67dm² ziemlich genau 10% des Flächeninhalts des Tragflügels. Die EWD beim THOR hatte ich seinerzeit auf 0.4° festgelegt, beim Neon/Spirit waren es 0.5° und beim Solaris und Thor.race 0.7°. Letzters hat sich im Laufe der Zeit auch beim THOR als guter Wert ergeben. Somit bekommt auch der Vantage diese EWD (außerdem -ich wiederhole mich- gibt´s ja schon den Rumpf dazu :D ). Mein größtes Problem beim Höhenleitwerk war, dass ich nicht sicher wusste, welcher cA-Bereich denn nun wirklich am Höhenleitwerk benötigt wird. Mangels Informationen, habe ich also im FLZ-Vortex zu meinem VANTAGE-Tragflügel das passende Höhenleitwerk hinzugefügt und anschließend viele verschiedene Berechnungen mit unterschiedlichen Flächenbelastungen, F3f-Zeiten/Geschwindigkeiten und Klappenausschlägen laufen lassen. Dabei stellte sich heraus, dass sich bei neutraler Klappenstellung (im Kurs) der cA-Bereich irgendwo zwischen -0.08 bis 0.15 (ganz grob!) bewegt. Für die Wenden mit negativem Klappenausschlag scheint anhand dieser Methode so ganz grob der Bereich -0.1 bis -0.5 interessant zu sein.
Überprüft man nun die Polaren des TP29 ohne und mit Klappenauschlägen bis 11° (bei meiner Konstruktion wären das bis etwa 6mm Klappenauschlag), sieht man, dass die Polaren in den oben angeführten Bereichen wandern. So ganz weit daneben, scheint meine Interpretation also nicht zu liegen.
Dennoch Achtung: Diese Werte sind ganz unwissenschaftlich ermittelt und stellen eigentlich nur meine laienhafte Vermutung/Einschätzung dar! Es darf gerne korrigiert werden!

Da ich am eigenen Projekt auch ein eigens Leitwerksprofil fliegen möchte, habe ich nun versucht, etwas besseres als das TP29 zu entwerfen... ich bin kläglich gescheitert. Erst als ich mit dem TP29 selbst anfing zu arbeiten, gings etwas weiter. Nach diversen Modifikationen kam dann ein TP29mod. heraus, welches meiner Meinung nach nicht in allen, aber in weiten Bereichen dem Original doch etwas überlegen zu sein scheint.
Ich starte mal mit der für mich schlechtesten Polare, dem Standard Typ1-Vergleich bei Re-Zahlen zwischen F3f-Zeit 30sek im Innenbereich bis runter zu einer 65er-Zeit im Außenbereich des Leitwerks:
LW Vergleich TP29.JPG
Man sieht hier die Vorteile des TP29 gegenüber meiner Modifikation bei den höheren Re-Zahlen, sowie die Nachteile davon bei den kleineren Re-Zahlen. Das Gute daran ist, dass das TP29.mod in meinem Zielbereich zumindest ebenbürtig, oder sogar etwas besser ist. Interessant wirds dann mit den Klappenausschlägen in den Wenden und natürlich auch im Kurs selbst ohne Klappenausschlag. Beim Tragflügel betrachten wir dazu für einen besseren Vergleich ja die Typ2-Polaren. Warum also nicht auch beim Leitwerk? Hier also die Typ2-Polaren. Im Vergleich auch noch mein THOR-Leitwerksprofil, welches sich so im Bereich des HD801 bewegt.
An der Wurzel:
LW Typ2 resqrt36k.JPG

relativ weit außen:
LW Typ2 resqrt26k.JPG

Hier vergleiche ich die beiden Leitwerksprofile (wieder Typ1, analog zu den Wenden beim Tragflügel) im inneren Bereich bei Klappenausschlägen von -4°, -6°, -9° und -11° (=-6mm). Die Re-Zahlen sind an die entsprechenden F3f-Zeiten angepasst:
F3f-Zeit ~65sek:
LW Innen re135k ncrit6.JPG

F3f-Zeit ~50sek:
LW Innen re190k ncrit6.JPG

F3f-Zeit ~30sek:
LW Innen re300k ncrit6.JPG

Abschließend noch ein Vergleich am Außenteil für etwa 65sek. Bei noch kleineren Re-Zahlen traue ich XFOIL dann nicht mehr so wirklich übern Weg:
LW außen re90k ncrit6.JPG

Die Leitwerksprofile habe ich hier mit ncrit=6 gerechnet. Ich hoffe, dadurch die Turbulenzen, die der Tragflügel aufs Leitwerk erzeugt, besser darstellen zu können.
Im Großen und Ganzen scheint mir das TP29.mod widerstandsärmer in sehr weiten Teilen des notwendigen cA-Bereichs zu sein, weshalb ich das so am VANTAGE einsetzen möchte. Im Vergleich zum THOR-Leitwerksprofil (7.1% Dicke), hat das
Neue deutlich weniger Bauhöhe im Klappenbereich. Verglichen mit dem originalen TP29 ist es in diesem Bereich jedoch ziemlich gleich und Markus hat ja schon gezeigt, dass das bautechnisch mit dem richtigen Material absolut machbar ist.
LW-Profile im Vergleich.JPG

Liebe Grüße,
Mario
 

Tern

User
Mario du hast Recht.
Vor lauter Profiloptimierung wird das Leitwerk oder sagen wir die Flugmechanik schnell vergessen.
So ist mir das zumindest passiert.

War ich doch schwer auf dem Holzweg in der Vorstellung was ein Leitwerk zu leisten hat.
Dank User "Steffen" bin ich aber auf dem korrekten Pfad zurückgekehrt ;)
Bin dieses Thema einfach zu schlampig angegangen.
Tja, man lernt nie aus.

Das Leitwerk muss im Langsamflug und auch in anderen Hochauftriebspassagen und hier sei die F3F Wende und das Pumpen erwähnt, unter Umständen einiges an Auftrieb liefern.
Wieviel ist von diversen Faktoren unter anderem vom Schwerpunkt und der Wanderung des Druckpunkts am Flügel abhängig.

Das heisst konkret, im entwölbten Zustand muss das Leitwerksprofil in der Lage sein Auftrieb liefern.

Dieses ist für die Betrachtung der Widerstandspolaren nicht ganz unwichtig.

So ist doch plötzlich der untere (in Mario's Kurven der negative) Bereich von Bedeutung.

Gute Nachricht: Die Erfahrung zeigt, das TP 29 kann das alles sehr gut und hat ausreichend Reserven.

Gruss
Markus
 
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